基于BMM-ESD的电流表达式及电路设计与仿真

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随着电子工业的迅猛发展,电子产品日趋小型化、智能化及复杂化,导致静电放电的危害与电子技术的交集与日俱增,静电放电已成为当前工业发展中的重要研究课题。本文以广泛应用的人体-金属静电放电模型(BMM-ESD)为电路基础,提出了新的BMM-ESD电流解析表达式,并探索了新的BMM-ESD模拟发生电路的设计原理。   静电放电(ESD)测试的最新标准IEC61000-4-2中,只规定了ESD电流波形的上升时间、电流峰值、30ns和60ns处的电流幅值等四个基本指标,没有给出具体明确的电流表达式,导致人们在研究标准电流时带来不便和不确定性。本文通过几种典型ESD电流表达式的比较分析,基于对ESD电流表达式缺陷的改进,构建了一个新的4阶BMM-ESD电路模型和一个考虑寄生振荡的6阶BMM-ESD电路模型,并根据电路建模,运用数学计算方法,得到完全符合IEC61000-4-2标准的新的BMM-ESD电流解析表达式。   以LC等无源元件为主体的BMM-ESD模拟器电路因为电感L元件的诸多缺陷,带来BMM-ESD模拟器体积大、电路不易集成等问题。本文根据BMM-ESD电流解析表达式,运用电路与系统的基本原理,构建了以积分器、线性放大器与加法器为要素的BMM-ESD模拟器有源电路模型,在Matlab平台上得到了很好的仿真结果,以此为基础,设计了具有应用意义的BMM-ESD模拟器有源电路,在Multisim作了仿真实验,得到的电流波形与Matlab软件上仿真得到的波形基本吻合,证明了设计BMM-ESD模拟器有源电路的可行性,但BMM-ESD模拟器有源电路的部分实际元件参数要达到仿真参数要求有一定技术难度。
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